HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung einer Dreipunkt-Leistungswandlungsschaltung, die für einen Dreipunkt-Inverter oder einen Resonanzinverter verwendet wird.The present invention relates to a semiconductor device of a three-point power conversion circuit used for a three-point inverter or a resonant inverter.
2. Beschreibung der verwandten Technik2. Description of the Related Art
4 zeigt ein Beispiel eine Schaltung eines Dreipunkt-Dreiphasen-Inverters, der einen Gleichstrom (DC) in einen Wechselstrom (AC) gemäß der verwandten Technik umwandelt. DC-Leistungsversorgungen 1 und 2 sind in Reihe geschaltet, in denen ein positives Potenzial P ist, ein negatives Potenzial N ist und ein neutrales Potenzial M ist. Wenn eine DC-Leistungsversorgung als AC-Leistungsversorgungsystem konfiguriert ist, kann es im Allgemeinen unter Verwendung eines Aufbaus realisiert werden, bei dem ein (nicht gezeigter) Diodengleichrichter eingesetzt wird, um den Wechselstrom vollweggleichzurichten und ein elektrolytischer Kondensator mit großer Kapazität zum Glätten des gleichgerichteten Stroms dient. 4 FIG. 14 shows an example of a circuit of a three-position three-phase inverter converting a direct current (DC) into an alternating current (AC) according to the related art. DC power supplies 1 and 2 are connected in series, in which a positive potential is P, a negative potential is N and a neutral potential is M. When a DC power supply is configured as an AC power supply system, it can be generally realized by using a structure in which a diode rectifier (not shown) is used to make the AC completely full rectified and a large capacity electrolytic capacitor for smoothing the rectified current serves.
In Reihe geschaltete Schaltungen, die drei Phasen entsprechen und konfiguriert werden, indem IGBTs verbunden werden, mit denen Dioden antiparallel in Reihe geschaltet sind, sind zwischen das positive Potenzial P und das negative Potenzial N geschaltet. Das heißt, eine in Reihe geschalteter Schaltung 60 für eine U-Phase wird konfiguriert, indem ein oberer Arm, der einen IGBT 11 und eine Diode 12 einschließt, die antiparallel mit dem IGBT 11 verbunden ist, und ein unterer Arm, der einen IGBT 13 und eine Diode 14 einschließt, die antiparallel mit dem IGBT 13 verbunden ist, in Reihe geschaltet werden. Eine in Reihe geschaltete Schaltung 61 für eine V-Phase wird konfiguriert, indem ein oberer Arm, der einen IGBT 21 und eine Diode 22 einschließt, die antiparallel mit dem IGBT 21 verbunden ist, und ein unterer Arm, der einen IGBT 23 und eine Diode 24 einschließt, die antiparallel mit dem IGBT 23 verbunden ist, in Reihe geschaltet werden. Eine in Rehe geschaltete Schaltung 62 für eine W-Phase wird konfiguriert, indem ein oberer Arm, der einen IGBT 31 und eine Diode 32 einschließt, die antiparallel mit dem IGBT 31 verbunden ist, und ein unterer Arm, der einen IGBT 33 und eine Diode 34 einschließt, die antiparallel mit dem IGBT 33 verbunden ist, in Reihe geschaltet werden.Series connected circuits corresponding to three phases and configured by connecting IGBTs with diodes connected in antiparallel in series are connected between the positive potential P and the negative potential N. That is, a series connected circuit 60 for a U-phase is configured by an upper arm, which has an IGBT 11 and a diode 12 which is antiparallel with the IGBT 11 is connected, and a lower arm, an IGBT 13 and a diode 14 which is antiparallel with the IGBT 13 connected in series. A series connected circuit 61 for a V-phase is configured by an upper arm, which has an IGBT 21 and a diode 22 which is antiparallel with the IGBT 21 is connected, and a lower arm, an IGBT 23 and a diode 24 which is antiparallel with the IGBT 23 connected in series. A circuited in deer 62 for a W-phase is configured by an upper arm, which has an IGBT 31 and a diode 32 which is antiparallel with the IGBT 31 is connected, and a lower arm, an IGBT 33 and a diode 34 which is antiparallel with the IGBT 33 connected in series.
Ein AC-Schalter, der konfiguriert wird, indem IGBTs, mit denen Dioden antiparallel verbunden sind, in Reihe geschaltet werden, ist zwischen einem Reihenschaltungspunkt zwischen dem oberen Arm und dem unteren Arm der in Reihe geschalteten Schaltung für jede Phase und einem neutralen DC-Potenzial M geschaltet. Das heißt, ein AC-Schaltkreis, in dem der Emitter einer Halbleitervorrichtung 63, die einen IGBT 81 und eine mit dem IGBT 81 antiparallel geschaltete Diode 82 einschließt, mit dem Emitter einer Halbleitereinrichtung 64 verbunden ist, die einen IGBT 83 und eine mit dem IGBT 83 antiparallel verbundene Diode 84 einschließt, ist zwischen den Reihenschaltungspunkt der in Reihe geschalteten Schaltung 60 für die U-Phase und den neutralen Punkt M der DC-Leistungsversorgung geschaltet. Außerdem ist ein AC-Schaltkreis, in dem der Emitter einer Halbleitervorrichtung 65, die einen IGBT 85 und eine mit dem IGBT 85 antiparallel geschaltete Diode 86 einschließt, mit dem Emitter einer Halbleitereinrichtung 66 verbunden ist, die einen IGBT 87 und eine mit dem IGBT 87 antiparallel verbundene Diode 88 einschließt, zwischen den Reihenschaltungspunkt der in Reihe geschalteten Schaltung 61 für die V-Phase und den neutralen Punkt M der DC-Leistungsversorgung geschaltet. Ein AC-Schaltkreis, in dem der Emitter einer Halbleitervorrichtung 67, die einen IGBT 89 und eine mit dem IGBT 89 antiparallel geschaltete Diode 90 einschließt, mit dem Emitter einer Halbleitereinrichtung 68 verbunden ist, die einen IGBT 91 und eine mit dem IGBT 91 antiparallel verbundene Diode 92 einschließt, ist zwischen den Reihenschaltungspunkt der in Reihe geschalteten Schaltung 62 für die W-Phase und den neutralen Punkt M der DC-Leistungsversorgung geschaltet. Die Reihenschaltungspunkte der in Reihe geschalteten Schaltungen 60, 61 und 62 sind AC-Ausgänge der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase und sind durch Drosselspulen 71, 72, und 73, die jeweils als Filter dienen, mit einer Last 74 verbunden.An AC switch, which is configured by connecting in series IGBTs to which diodes are connected in antiparallel, is connected between a series connection point between the upper arm and the lower arm of the series connected circuit for each phase and a neutral DC potential M switched. That is, an AC circuit in which the emitter of a semiconductor device 63 who have an IGBT 81 and one with the IGBT 81 antiparallel diode connected 82 includes, with the emitter of a semiconductor device 64 connected to an IGBT 83 and one with the IGBT 83 antiparallel connected diode 84 is between the series connection point of the series connected circuit 60 switched for the U phase and the neutral point M of the DC power supply. In addition, an AC circuit in which the emitter of a semiconductor device 65 who have an IGBT 85 and one with the IGBT 85 antiparallel diode connected 86 includes, with the emitter of a semiconductor device 66 connected to an IGBT 87 and one with the IGBT 87 antiparallel connected diode 88 includes, between the series connection point of the series connected circuit 61 switched for the V-phase and the neutral point M of the DC power supply. An AC circuit in which the emitter of a semiconductor device 67 who have an IGBT 89 and one with the IGBT 89 antiparallel diode connected 90 includes, with the emitter of a semiconductor device 68 connected to an IGBT 91 and one with the IGBT 91 antiparallel connected diode 92 is between the series connection point of the series connected circuit 62 switched for the W phase and the neutral point M of the DC power supply. The series connection points of the series connected circuits 60 . 61 and 62 are AC outputs of the U-phase, the V-phase and the W-phase and are by choke coils 71 . 72 , and 73 , each serving as a filter, with a load 74 connected.
In dem Dreiphasen-Schaltungsaufbau können die Reihenverbindungspunkte der in Reihe geschalteten Schaltungen 60, 61 und 62 das positive Potenzial P bzw. das negative Potenzial N bzw. das neutrale Potenzial M ausgeben. Daher wird ein Dreipunkt-Inverter-Ausgang erhalten. Der Dreiphasen-Schaltungsaufbau ist dadurch gekennzeichnet, dass er im Vergleich zu einem Zweipunkt-Inverter eine AC-Spannung mit drei Spannungsniveaus und einer geringen Anzahl harmonischer Bestandteile ausgibt. Es ist möglich, die Größen der Ausgangsfilter 71 bis 73 zu reduzieren.In the three-phase circuit configuration, the series connection points of the series-connected circuits 60 . 61 and 62 output the positive potential P or the negative potential N or the neutral potential M. Therefore, a three-level inverter output is obtained. The three-phase circuit configuration is characterized by outputting an AC voltage having three voltage levels and a small number of harmonic components as compared with a two-level inverter. It is possible to change the sizes of the output filters 71 to 73 to reduce.
Es ist eine Halbleitervorrichtung hergestellt worden, bei der die Schaltungen, die drei in 4 gezeigten Phasen entsprechen, in ein Modul integriert sind, oder eine Halbleitervorrichtung, in der eine Schaltung, die einer Phase entspricht, in ein Modul integriert ist. Wenn eine Schaltung, die einer Phase entspricht, in ein Modul integriert wird, um eine Halbleitervorrichtung auszubilden, kann die Halbleitervorrichtung für eine einzige Phase verwendet werden. Außerdem können mehrere Halbleitervorrichtungen verwendet werden, um den in 4 gezeigten Dreiphasen-Inverter zu bilden. 5A und 5B zeigen eine Halbleitervorrichtung, die die in 4 gezeigte Schaltung einschließt, die einer Phase entspricht. 5A zeigt das äußere Erscheinungsbild eines Halbleitermoduls und 5B zeigt den inneren Schaltungsaufbau. Das Halbleitermodul beinhaltet IGBTs 11 und 13, Dioden 12 und 14 und einen AC-Schalter 15 als Halbleiterelemente. Ein Anschluss 17 ist ein C1-Anschluss, der mit dem positiven Potenzial P der DC-Leistungsversorgung verbunden ist. Ein Anschluss 18 ist ein M-Anschluss, der mit dem neutralen Potenzial M der DC-Leistungsversorgung verbunden ist. Ein Anschluss 19 ist ein E2-Anschluss, der mit dem negativen Potenzial N der DC-Leistungsversorgung verbunden ist. Ein Anschluss 16 ist ein E1C2-Anschluss, der mit einer Last verbunden ist. 5A zeigt ein Metallbasissubstrat 3, das es erlaubt, dass ein Halbleiterelement oder ein Verdrahtungselement auf ihm vorgesehen ist, so dass es isoliert ist, und ein Isoliergehäuse 4 des Moduls. Das Basissubstrat 3 hat auch eine Funktion zum Übertragen von Wärme, die aus dem inneren des Moduls erzeugt wird, zu einem Gebläse. Beispielsweise kann als das Basissubstrat 3 irgendeines der folgenden Substrate verwendet werden: ein Aluminiumisoliersubstrat mit einer auf einer Aluminiumplatte ausgebildeten Isolierschicht; und ein Substrat, bei dem beispielsweise ein Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitridkeramiksubstrat mit einem daran gebundenen Metallfilm, wie etwa einem Kupferfilm, auf einer Kupfer- oder Legierungsplatte angebracht ist. In den letzten Jahren ist ein Keramiksubstrat, an das ein Metallfilm ohne eine Kupfer- oder Legierungsplatte gebunden ist, als Basissubstrat 3 eingesetzt worden. Bei allen Substraten wird Metall von der Rückseite des Basissubstrats 3 freigelegt und die in dem Isoliergehäuse 4 vorgesehenen Halbleiterelemente werden durch einen Isolator von dem Metall isoliert. In 5A sind die Anschlüsse C1, M und E2 in einer Reihe auf dem Modul angeordnet. 6A bis 6C zeigen Beispiele des Aufbaus des in 5 verwendeten AC-Schalters 15. In den in 6A und 6B gezeigten Beispielen sind, da ein allgemeiner IGBT ein sehr niedriges Sperrspannungsvermögen in Rückwärtsrichtung aufweist, der IGBT und die Diode in Reihe geschaltet, um einen Rückspannungswiderstand sicherzustellen. 6A zeigt den Schaltungsaufbau eines AC-Schalters, der durch Verbinden des Emitters eines IGBT 41, mit dem eine Diode 43 antiparallel verbunden ist, und des Emitters eines IGBT 42, mit dem eine Diode 44 antiparallel verbunden ist, gebildet wird. Wenn ein Strom von einem Anschluss K zu einem Anschluss L fließt, wird der IGBT 41 eingeschaltet und der Strom fließt durch einen Weg von dem IGBT 41 zur Diode 44. Wenn ein Strom von dem Anschluss L zum Anschluss K fließt, wird der IGBT 42 eingeschaltet und der Strom fließt durch einen Weg von dem IGBT 42 zur Diode 43.A semiconductor device has been manufactured in which the circuits, the three in 4 shown phases, are integrated into a module, or a semiconductor device in which a circuit corresponding to a phase, is integrated into a module. When a circuit corresponding to a phase is integrated into a module to form a semiconductor device, the semiconductor device can be used for a single phase. In addition, a plurality of semiconductor devices to be used in the 4 To form three-phase inverter shown. 5A and 5B show a semiconductor device having the in 4 shown circuit corresponding to one phase. 5A shows the external appearance of a semiconductor module and 5B shows the internal circuitry. The semiconductor module includes IGBTs 11 and 13 , Diodes 12 and 14 and an AC switch 15 as semiconductor elements. A connection 17 is a C1 terminal connected to the positive potential P of the DC power supply. A connection 18 is an M terminal connected to the neutral potential M of the DC power supply. A connection 19 is an E2 terminal connected to the negative potential N of the DC power supply. A connection 16 is an E1C2 connector connected to a load. 5A shows a metal base substrate 3 that allows a semiconductor element or a wiring member to be provided thereon so as to be insulated, and an insulating housing 4 of the module. The base substrate 3 Also has a function of transferring heat generated from the inside of the module to a blower. For example, as the base substrate 3 any one of the following substrates may be used: an aluminum insulating substrate having an insulating layer formed on an aluminum plate; and a substrate in which, for example, an alumina or aluminum nitride ceramic substrate having a metal film bonded thereto, such as a copper film, is mounted on a copper or alloy plate. In recent years, a ceramic substrate to which a metal film is bonded without a copper or alloy plate is used as a base substrate 3 been used. For all substrates, metal is from the back of the base substrate 3 exposed and in the insulating housing 4 provided semiconductor elements are isolated by an insulator of the metal. In 5A the terminals C1, M and E2 are arranged in a row on the module. 6A to 6C show examples of the structure of in 5 used AC switch 15 , In the in 6A and 6B As shown, since a general IGBT has a reverse reverse voltage capability very low, the IGBT and the diode are connected in series to ensure a back voltage resistance. 6A shows the circuit construction of an AC switch, which by connecting the emitter of an IGBT 41 with which a diode 43 connected in anti-parallel, and the emitter of an IGBT 42 with which a diode 44 is formed antiparallel is formed. When a current flows from a terminal K to a terminal L, the IGBT becomes 41 turned on and the current flows through a path from the IGBT 41 to the diode 44 , When a current flows from the terminal L to the terminal K, the IGBT becomes 42 turned on and the current flows through a path from the IGBT 42 to the diode 43 ,
6B zeigt den Schaltungsaufbau eines AC-Schalters, der durch Verbinden des Kollektors des IGBT 41, mit dem die Diode 43 antiparallel verbunden ist, und des Kollektors des IGBT 42, mit dem die Diode 44 antiparallel verbunden ist, gebildet wird. Wenn ein Strom von dem Anschluss K zum Anschluss L fließt, wird der IGBT 42 eingeschaltet und der Strom fließt durch einen Weg von der Diode 43 zum IGBT 42. Wenn ein Strom von dem Anschluss L zum Anschluss K fließt, wird der IGBT 41 eingeschaltet und der Strom fließt durch einen Weg von der Diode 44 zum IGBT 41. 6B shows the circuit structure of an AC switch, which by connecting the collector of the IGBT 41 with which the diode 43 connected in anti-parallel, and the collector of the IGBT 42 with which the diode 44 is formed antiparallel is formed. When a current flows from the terminal K to the terminal L, the IGBT becomes 42 turned on and the current flows through a path from the diode 43 to the IGBT 42 , When a current flows from the terminal L to the terminal K, the IGBT becomes 41 turned on and the current flows through a path from the diode 44 to the IGBT 41 ,
6C zeigt den Aufbau eines AC-Schalters, der durch Verbinden rückwärts sperrender IGBTs 45 und 46, welche IGBTs sind, die ein Sperrspannungsvermögen in Rückwärtsrichtung aufweisen, antiparallel zueinander gebildet wird. Wenn ein Strom von dem Anschluss K zum Anschluss L fließt, schaltet sich der rückwärts sperrende IGBT 45 ein. Wenn ein Strom von dem Anschluss L zum Anschluss K fließt, schaltet sich der rückwärts sperrende IGBT 46 ein (siehe beispielsweise JP-A-2008-193779 ). 6C shows the construction of an AC switch by connecting reverse blocking IGBTs 45 and 46 , which are IGBTs having reverse voltage reverse capability, are formed in antiparallel to each other. When a current flows from the terminal K to the terminal L, the reverse blocking IGBT turns on 45 one. When a current flows from the terminal L to the terminal K, the reverse blocking IGBT turns on 46 a (see for example JP-A-2008-193779 ).
Eine Schaltung, bei der die IGBTs antiparallel miteinander verbunden sind, oder eine Schaltung, bei der die rückwärts sperrenden IGBTs antiparallel miteinander verbunden sind, ist als Beispiel für den AC-Schalter gegeben. Jedoch kann eine Kombination aus einer Diodenbrückenschaltung und IGBTs oder anderen Arten von Halbleiterschaltelementen verwendet werden.A circuit in which the IGBTs are connected in anti-parallel with each other or a circuit in which the reverse blocking IGBTs are connected in anti-parallel with each other is given as an example of the AC switch. However, a combination of a diode bridge circuit and IGBTs or other types of semiconductor switching elements may be used.
Der in den 5A und 5B gezeigte Schaltungsaufbau unter Verwendung des in 6A gezeigten AC-Schalters, bei dem die Emitter der IGBTs miteinander als der AG Schalter 15 verbunden sind, erfordert insgesamt vier Treiber-Leistungsversorgungen, das heißt, zwei Treiber-Leistungsversorgungen zum Ansteuern des IGBT 11 und des IGBT 13 und zwei Treiber-Leistungsversorgungen zum Ansteuern des IGBT 41 und des IGBT 42.The in the 5A and 5B shown circuitry using the in 6A shown AC switch, in which the emitters of the IGBTs together as the AG switch 15 requires a total of four driver power supplies, that is, two driver power supplies for driving the IGBT 11 and the IGBT 13 and two driver power supplies for driving the IGBT 41 and the IGBT 42 ,
In dem in den 5A und 5B gezeigten Schaltungsaufbau unter Verwendung des in 6B gezeigten AC-Schalters, in dem die Kollektoren der IGBTs miteinander als der AC-Schalter 15 verbunden sind, ist der Emitter des IGBT 11 mit dem Emitter des IGBT 42 verbunden und die Emitterpotenziale sind einander gleich. Daher können sich der IGBT 11 und der IGBT 42 eine Treiber-Leistungsversorgung teilen und die Anzahl von Treiber-Leistungsversorgungen zum Ansteuern der IGBTs kann auf drei reduziert werden, das heißt, eine Treiber-Leistungsversorgung zum Ansteuern des IGBT 11 und des IGBT 42 und zwei Treiber-Leistungsversorgungen zum Ansteuern des IGBT 13 und des IGBT 41. Da die Anzahl von Treiber-IGBTs reduziert ist, können Größe und Kosten eines Inverters verringert werden.In the in the 5A and 5B shown circuitry using the in 6B shown AC switch in which the collectors of the IGBTs together as the AC switch 15 is the emitter of the IGBT 11 with the emitter of the IGBT 42 connected and the emitter potentials are equal to each other. Therefore, the IGBT can 11 and the IGBT 42 can divide a driver power supply, and the number of drive power supplies for driving the IGBTs can be reduced to three, that is, a drive power supply for driving the IGBT 11 and the IGBT 42 and two driver power supplies for driving the IGBT 13 and the IGBT 41 , Since the number of driver IGBTs is reduced, the size and cost of an inverter can be reduced.
Jedoch ist bei dem in den 5A und 5B gezeigten Schaltungsaufbau unter Verwendung des in 6B gezeigten AC-Schalters, bei dem die Kollektoren der IGBTs miteinander als der AC-Schalter 15 verbunden sind, die Anzahl von Treiber-Leistungsversorgungen reduziert, aber der AC-Schalter 15 weist die folgenden Probleme auf. However, in which in the 5A and 5B shown circuitry using the in 6B shown AC switch, in which the collectors of the IGBTs together as the AC switch 15 The number of driver power supplies is reduced, but the AC switch is reduced 15 has the following problems.
Das heißt, in dem Fall einer Halbleitervorrichtung, bei der die in 4 gezeigten Schaltungen, die drei Phasen entsprechen, in einem Modul integriert sind, oder einer Halbleitervorrichtung, bei der eine einer Phase entsprechende Schaltung in einem Modul integriert ist, wird der Isoliertest eines solchen Halbleiters bei Beendigung der Herstellung durchgeführt. Bei dem Isoliertest sind Hauptanschlüsse des Moduls und andere Anschlüsse, wie etwa Steueranschlüsse, die zur Außenseite des Moduls vorstehen, mit einem Anschluss einer AC-Leistungsversorgung verbunden und Metall, das von der Rückseite des Basissubstrats 3 freigelegt ist, ist mit dem anderen Anschluss der AC-Leistungsversorgung verbunden. Dann wird beispielsweise eine Spannung von 3,0 kV angelegt, um die elektrische Isolierung zwischen dem Halbleiterelement in dem Modul und dem Metall auf der Rückseite des Basissubstrats 3 zu prüfen. Der Isoliertest wird unter Bezugnahme auf 7A und 7B beschrieben. 7A und 7B zeigen ein Beispiel, in dem ein Keramiksubstrat 7 auf einer Kupferbasis 8 als Basissubstrat verwendet wird. Wie in 7A gezeigt wird, wird, wenn eine AC-Leistungsversorgung 9 einen Strom I zuführt und eine positive Spannung an den Anschluss angelegt wird, eine Ladung zwischen einem (nicht gezeigten) Schaltungsstruktur auf dem Keramiksubstrat 7 (durch eine gepunktete Linie dargestellt) und der Kupferbasis 8 auf der Rückseite des Keramiksubstrats 7 gespeichert. In diesem Fall werden die folgenden drei Ladungen zwischen der Schaltungsstruktur des Keramiksubstrats 7 und der Kupferbasis 8 in dem AC-Schalter gespeichert: eine Ladung Q1, die durch einen Ladestrom I11, einen Teil eines Stroms I1 in einem kapazitiven Bauteil C1 zwischen dem Emitter des IGBT 41 und der Kupferbasis gespeichert wird; eine Ladung Q2, die durch einen Ladestrom I21, einen Teil eines Stroms I2, in einem kapazitiven Bauteil C2 zwischen dem Emitter des IGBT 42 und der Kupferbasis gespeichert wird; und eine Ladung Q3, die in einem kapazitiven Bauteil C3 zwischen der Kathode und der Kupferbasis durch einen Ladestrom I3 + I4, der durch einen Strom I3, der über die Diode 43 fließt, und einen Strom I4, der über die Diode 44 fließt, gespeichert wird.That is, in the case of a semiconductor device in which the in 4 In the case of the circuits shown corresponding to three phases integrated in one module, or a semiconductor device in which a circuit corresponding to a phase is integrated in a module, the insulation test of such a semiconductor is performed upon completion of the fabrication. In the isolation test, main terminals of the module and other terminals, such as control terminals protruding to the outside of the module, are connected to one terminal of an AC power supply and metal connected to the back side of the base substrate 3 is connected to the other terminal of the AC power supply. Then, for example, a voltage of 3.0 kV is applied to the electrical insulation between the semiconductor element in the module and the metal on the back surface of the base substrate 3 to consider. The isolation test is made with reference to 7A and 7B described. 7A and 7B show an example in which a ceramic substrate 7 on a copper basis 8th is used as a base substrate. As in 7A is shown when an AC power supply 9 supplying a current I and applying a positive voltage to the terminal, a charge is applied between a circuit pattern (not shown) on the ceramic substrate 7 (represented by a dotted line) and the copper base 8th on the back of the ceramic substrate 7 saved. In this case, the following three charges become between the circuit pattern of the ceramic substrate 7 and the copper base 8th stored in the AC switch: a charge Q 1 generated by a charging current I 11 , a portion of a current I 1 in a capacitive component C 1 between the emitter of the IGBT 41 and the copper base is stored; a charge Q 2 caused by a charging current I 21 , a part of a current I 2 , in a capacitive component C 2 between the emitter of the IGBT 42 and the copper base is stored; and a charge Q 3 formed in a capacitive component C 3 between the cathode and the copper base by a charging current I 3 + I 4 caused by a current I 3 across the diode 43 flows, and a current I 4 , via the diode 44 flows, is stored.
Dann, wie in 7B gezeigt, wird, wenn die von der AC-Leistungsversorgung 9 angelegte Spannung verringert wird, die in dem Keramiksubstrat 7 gespeicherte Ladung entladen. Zu diesem Zeitpunkt fließen die Entladeströme I11 und I21, die von den in den kapazitiven Bauteilen C1 und C2 zwischen den Emittern der IGBTs 41 und 42 und der Kupferbasis gespeicherten Ladungen Q1 und Q2 erzeugt werden, zur AC-Leistungsversorgung. Jedoch wird durch die Diode verhindert, dass der Entladestrom I3 + I4, der von der in dem kapazitiven Bauteil C3 zwischen dem Kollektor und der Kupferbasis gespeicherten Ladung Q3 erzeugt wird, fließt und bleibt zurück, ohne entladen zu werden. Daher gibt es ein großes Potenzialgefälle zwischen dem Kollektor und dem Emitter der IGBTs 41 und 42 aufgrund der Ladung Q3, die in dem kapazitiven Element C3 zwischen dem Kollektor und der Kupferbasis zurückbleibt. Daher ist es wahrscheinlich, dass die IGBTs 41 und 42 beschädigt werden.Then, as in 7B shown is when the from the AC power supply 9 applied voltage is reduced in the ceramic substrate 7 discharged stored charge. At this time, the discharge currents I 11 and I 21 flowing from those in the capacitive components C 1 and C 2 flow between the emitters of the IGBTs 41 and 42 and the copper base stored charges Q 1 and Q 2 are generated, for AC power supply. However, the diode prevents the discharge current I 3 + I 4 generated by the charge Q 3 stored in the capacitive component C 3 between the collector and the copper base from flowing and remaining without being discharged. Therefore, there is a large potential difference between the collector and the emitter of the IGBTs 41 and 42 due to the charge Q 3 remaining in the capacitive element C 3 between the collector and the copper base. Therefore, it is likely that the IGBTs 41 and 42 to be damaged.
In dem in den 7A und 7B gezeigten AC-Schalter sind Hilfsemitter 6c und 6d an beiden Enden des AC-Schalters vorgesehen, da der Kollektor zwischen dem IGBT 41 und dem IGBT 42 geteilt wird. Daher werden, wenn die Hilfsemitter 6c und 6d ebenfalls zum Auswerten eines einzelnen Elements verwendet werden, die Gesamtcharakteristiken der IGBTs und der Dioden, wie etwa des IGBT 41 und der Diode 44 sowie des IGBT 42 und der Diode 43, gemessen. Daher ist es schwierig, das einzelne Element auszuwerten.In the in the 7A and 7B shown AC-switches are auxiliary emitters 6c and 6d provided at both ends of the AC switch, since the collector between the IGBT 41 and the IGBT 42 is shared. Therefore, when the auxiliary emitter 6c and 6d are also used to evaluate a single element, the overall characteristics of the IGBTs and the diodes, such as the IGBT 41 and the diode 44 as well as the IGBT 42 and the diode 43 , measured. Therefore, it is difficult to evaluate the single element.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Die Erfindung ist gemacht worden, um die vorstehend angegebenen Probleme der verwandten Technik zu lösen, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, Schaden an einer Halbleitervorrichtung während des Isoliertests zu verhindern und Elemente in der Halbleitervorrichtung einzeln auszuwerten.The invention has been made to solve the above-mentioned problems of the related art, and it is an object of the invention to prevent damage to a semiconductor device during the isolation test and to individually evaluate elements in the semiconductor device.
Um die vorstehend genannten Probleme zu lösen und die Aufgabe zu erfüllen, ist gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung eine Halbleitervorrichtung vorgesehen, die bei einem Dreipunkt-Spannungstyp-Inverter eingesetzt wird. Die Halbleitervorrichtung beinhaltet einen ersten IGBT, mit dem eine Diode antiparallel verbunden ist und der einen Kollektor aufweist, der mit einem positiven Anschluss einer DC-Schaltung verbunden ist; einen zweiten IGBT, mit dem eine Diode antiparallel verbunden ist, und der einen Emitter aufweist, der mit einem negativen Anschluss der DC-Schaltung verbunden ist; und einen AC-Schalter, der zwischen einem Verbindungspunkt zwischen einem Emitter des ersten IGBT und einem Kollektor des zweiten IGBT und einem neutralen Anschluss zwischen dem positiven Anschluss und dem negativen Anschluss der DC-Schaltung verbunden ist. Der erste IGBT, der zweite IGBT und der AC-Schalter sind in einem Gehäuse untergebracht. Der AC-Schalter wird ausgebildet, indem ein Kollektor eines dritten IGBT, mit dem eine Diode antiparallel verbunden ist, und ein Kollektor eines vierten IGBT, mit dem eine Diode antiparallel verbunden ist, verbunden werden. Ein Zwischenanschluss ist zwischen dem Kollektor des dritten IGBT und dem Kollektor des vierten IGBT vorgesehen.In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, according to a first aspect of the invention, there is provided a semiconductor device used in a three-point voltage type inverter. The semiconductor device includes a first IGBT to which a diode is connected in anti-parallel and which has a collector connected to a positive terminal of a DC circuit; a second IGBT to which a diode is connected in anti-parallel, and having an emitter connected to a negative terminal of the DC circuit; and an AC switch connected between a connection point between an emitter of the first IGBT and a collector of the second IGBT and a neutral terminal between the positive terminal and the negative terminal of the DC circuit. The first IGBT, the second IGBT and the AC switch are housed in a housing. The AC switch is formed by connecting a collector of a third IGBT to which a diode is connected in anti-parallel and a collector of a fourth IGBT to which a diode is connected in anti-parallel. An intermediate connection is between the collector of the third IGBT and the collector of the fourth IGBT.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung können in der Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der erste bis vierte IGBT, mit denen jeweils eine Diode antiparallel verbunden ist, einen Schaltkreis bilden, der einer Phase entspricht, und/oder mehrere der Schaltkreise, die jeweils einer Phase entsprechen, können in einem Gehäuse untergebracht sein.According to a second aspect of the invention, in the semiconductor device according to the first aspect, the first to fourth IGBTs each having one diode connected in anti-parallel may form a circuit corresponding to one phase and / or a plurality of the circuits corresponding to one phase, respectively , can be housed in a housing.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung kann bei der Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten oder zweiten Aspekt einer oder mehrere, bevorzugt jeder der ersten bis vierten IGBTs Anschlüsse von Hilfsemittern aufweisen.According to a third aspect of the invention, in the semiconductor device according to the first or second aspect, one or more, preferably each of the first to fourth IGBTs may have auxiliary-emitter terminals.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung können sich bei der Halbleitervorrichtung gemäß dem dritten Aspekt unter den ersten bis vierten IGBTs diejenigen IGBTs, die die Emitter mit demselben Potenzial aufweisen, den Anschluss des Hilfsemitters teilen.According to a fourth aspect of the invention, in the semiconductor device according to the third aspect, among the first to fourth IGBTs, those IGBTs having the emitters having the same potential can share the terminal of the auxiliary emitter.
Gemäß einem fünften Aspekt der Erfindung können bei der Halbleitervorrichtung gemäß irgendeinem der ersten bis vierten Aspekte der Kollektor des ersten IGBT, der Emitter des zweiten IGBT und/oder der neutrale Anschluss Hauptanschlüsse sein, und der Zwischenanschluss, die Gates und/oder die Hilfsemitter des ersten bis vierten IGBT können Anschlüsse sein, die kleiner als die Hauptanschlüsse sind.According to a fifth aspect of the invention, in the semiconductor device according to any one of the first to fourth aspects, the collector of the first IGBT, the emitter of the second IGBT and / or the neutral terminal may be main terminals, and the intermediate terminal, the gates and / or the auxiliary emitters of the first up to the fourth IGBT can be connections smaller than the main connections.
Gemäß einem sechsten Aspekt der Erfindung kann in der Halbleitervorrichtung gemäß dem fünften Aspekt der Zwischenanschluss unter den Hauptanschlüssen sowie dem Anschluss der Gates und der Hilfsemitter angeordnet sein.According to a sixth aspect of the invention, in the semiconductor device according to the fifth aspect, the intermediate terminal may be disposed below the main terminals as well as the terminal of the gates and the auxiliary emitters.
Gemäß der Halbleitervorrichtung der vorstehend angegebenen Aspekte der Erfindung ist es möglich, die Beschädigung einer Halbleitervorrichtung während des Isoliertests zu verhindern und Elemente in der Halbleitervorrichtung einzeln auszuwerten.According to the semiconductor device of the above-mentioned aspects of the invention, it is possible to prevent the damage of a semiconductor device during the isolation test and to individually evaluate elements in the semiconductor device.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht; 1 FIG. 10 is a circuit diagram illustrating a semiconductor device according to a first embodiment; FIG.
2A und 2B sind Schaltungsdiagramme, die den Testzustand der Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulichen; 2A and 2 B FIG. 16 is circuit diagrams illustrating the test state of the semiconductor device according to the first embodiment; FIG.
3 ist eine Seitenansicht, die die Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht; 3 FIG. 16 is a side view illustrating the semiconductor device according to the first embodiment; FIG.
4 ist ein Schaltungsdiagramm, das einen Dreipunkt-Inverter gemäß der verwandten Technik veranschaulicht; 4 Fig. 10 is a circuit diagram illustrating a three-point inverter according to the related art;
5A und 5B sind Diagramme, die den Aufbau einer Halbleitervorrichtung gemäß der verwandten Technik veranschaulichen; 5A ist eine perspektivische Ansicht, die das äußere Erscheinungsbild der Halbleitervorrichtung veranschaulicht, und 5B ist ein Schaltungsdiagramm, das die Halbleitervorrichtung veranschaullcht. 5A and 5B Fig. 15 are diagrams illustrating the structure of a related art semiconductor device; 5A FIG. 16 is a perspective view illustrating the external appearance of the semiconductor device, and FIG 5B FIG. 12 is a circuit diagram that mirrors the semiconductor device. FIG.
6A bis 6C sind Schaltungsdiagramme, die einen AC-Schalter gemäß der verwandten Technik veranschaulichen; und 6A to 6C FIG. 10 is circuit diagrams illustrating an AC switch according to the related art; FIG. and
7A und 7B sind Schaltungsdiagramme, die den Isoliertest gemäß der verwandten Technik veranschaulichen. 7A and 7B FIG. 10 is circuit diagrams illustrating the insulation test according to the related art. FIG.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
Nachstehend werden Halbleitervorrichtungen gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung eingehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Ausführungsbeispielen und Zeichnungen sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.Hereinafter, semiconductor devices according to exemplary embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments and drawings, like components are denoted by like reference numerals and description thereof will not be repeated.
(Erstes Ausführungsbeispiel)(First embodiment)
1 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Halbleitervorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und entspricht 5B. Die in 1 gezeigte Halbleitervorrichtung unterscheidet sich von derjenigen, die in 5B gezeigt ist, dadurch, dass ein AC-Schalter 15 konfiguriert wird, indem ein Kollektor eines IGBT 41, mit dem eine Diode 43 antiparallel verbunden ist, und ein Kollektor eines IGBT 42, mit dem eine Diode 44 antiparallel verbunden ist, verbunden werden und ein Zwischenanschluss 5 zwischen dem Kollektor des IGBT 41 und dem Kollektor des IGBT 42 vorgesehen ist. Wenn ein Strom von einem Anschluss M zu einem Anschluss E1C2 fließt, wird der IGBT 42 eingeschaltet und der Strom fließt durch einen Weg von der Diode 43 zum IGBT 42. Wenn ein Strom vom Anschluss E1C2 zum Anschluss M fließt, wird der IGBT 41 eingeschaltet und der Strom fließt durch einen Weg von der Diode 44 zum IGBT 41. Ein Vorgang für das Fließen des Stroms ist der gleiche wie derjenige im Schaltungsdiagramm der 5B. Ein IGBT 11, ein IGBT 13 und der IGBT 41 haben die Hilfsemitter 6a bzw. 6b bzw. 6c. Der Hilfsemitter des IGBT 42 ist nicht vorgesehen, da der Hilfsemitter 6a des IGBT 11 auch als Hilfsemitter des IGBT 42 dient. Eine Halbleitervorrichtung kann ausgebildet werden, indem der in 1 gezeigte Schaltungsaufbau in ein Modul integriert wird, das einer Phase entspricht. Außerdem kann eine Halbleitervorrichtung ausgebildet werden, indem mehrere in 1 gezeigte Schaltungsaufbauten, die jeweils einer Phase entsprechen, beispielsweise in ein Modul integriert werden, das drei Phasen entspricht. 1 FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a semiconductor device according to a first embodiment, and corresponds. FIG 5B , In the 1 The semiconductor device shown differs from that shown in FIG 5B is shown, in that an AC switch 15 is configured by a collector of an IGBT 41 with which a diode 43 connected in anti-parallel, and a collector of an IGBT 42 with which a diode 44 connected in anti-parallel, be connected and an intermediate connection 5 between the collector of the IGBT 41 and the collector of the IGBT 42 is provided. When a current flows from a terminal M to a terminal E1C2, the IGBT becomes 42 turned on and the current flows through a path from the diode 43 to the IGBT 42 , When a current flows from the terminal E1C2 to the terminal M, the IGBT becomes 41 turned on and the current flows through a path from the diode 44 to the IGBT 41 , A process for flowing the current is the same as that in the circuit diagram of FIG 5B , An IGBT 11 , an IGBT 13 and the IGBT 41 have the auxiliary emitter 6a respectively. 6b respectively. 6c , The auxiliary emitter of the IGBT 42 is not provided, since the auxiliary emitter 6a of the IGBT 11 also as an auxiliary emitter of the IGBT 42 serves. A semiconductor device may be formed by using the in 1 shown circuit structure is integrated into a module that corresponds to a phase. In addition, a semiconductor device can be formed by having a plurality of 1 shown circuit structures, each corresponding to a phase, for example, be integrated into a module that corresponds to three phases.
Als Nächstes wird ein Isoliertest beschrieben, der bei Fertigstellung der Halbleitervorrichtung durchgeführt wird. 2A und 2B sind Schaltungsdiagramme, die einen Abschnitt des Tests zum Prüfen der elektrischen Isolierung zwischen einem Halbleiterelement in einem Modul und Metall auf der Rückseite eines Basissubstrats 3 veranschaulichen. In dem Test sind der Hauptanschluss des Moduls und Anschlüsse, wie etwa Steueranschlüsse, die nach außerhalb des Moduls vorstehen, mit einem Anschluss einer AC-Leistungsversorgung 9 verbunden und das auf der Rückseite des Basissubstrats 3 freigelegte Metall ist mit dem anderen Anschluss der AC-Leistungsversorgung verbunden. Dann wird beispielsweise eine Spannung von 3,0 kV angelegt, um die elektrische Isolierung zwischen dem Halbleiterelement in dem Modul und dem Metall auf der Rückseite des Basissubstrats zu prüfen. 2A und 2B zeigen nur den IGBT 41, den IGBT 42, die Diode 43 und die Diode 44, die den AC-Schalter in dem in 1 gezeigten Schaltungsaufbau bilden. Jedoch wird der Test gleichermaßen am IGBT 11, dem IGBT 13, der Diode 12 und der Diode 14 durchgeführt. Der Isoliertest wird unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben. 2A und 2B zeigen ein Beispiel, in dem ein Keramiksubstrat 7 auf einer Kupferbasis 8 als Basissubstrat verwendet wird. Wie in 2A gezeigt, wird, wenn die AC-Leistungsversorgung 9 einen Strom I zuführt und eine positive Spannung an den Anschluss angelegt wird, eine Ladung zwischen einer (nicht gezeigten) Schaltungsstruktur auf dem Keramiksubstrat 7 (durch eine gepunktete Linie dargestellt) und der Kupferbasis 8 auf der Rückseite des Keramiksubstrats 7 gespeichert. In diesem Fall werden die folgenden drei Ladungen zwischen der Schaltungsstruktur des Keramiksubstrats 7 und der Kupferbasis 8 gespeichert. Eine Ladung Q1, die durch einen Ladestrom I11, einem Teil eines Stroms I1, in einem kapazitiven Bauteil C1 zwischen dem Emitter des IGBT 41 und der Kupferbasis gespeichert wird; eine Ladung Q2, die durch einen Ladestrom I21, einem Teil eines Stroms I2, in einem kapazitiven Bauteil C2 wischen dem Emitter des IGBT 42 und der Kupferbasis gespeichert wird; und eine Ladung Q3, die in einem kapazitiven Bauteil C2 zwischen der Kathode und der Kupferbasis durch einen Ladestrom I3 + I4 + I5 gespeichert wird, der durch einen Strom I3, der über die Diode 43 fließt, einen Strom I4, der über die Diode 44 fließt, und einen Strom I5, der über den Zwischenanschluss 5 fließt, erhalten wird.Next, an insulation test performed upon completion of the semiconductor device will be described. 2A and 2 B 10 are circuit diagrams illustrating a portion of the test for testing the electrical insulation between a semiconductor element in a module and metal on the back surface of a base substrate 3 illustrate. In the test, the main terminal of the module and terminals, such as control terminals, that project outside the module are connected to one terminal of an AC power supply 9 connected and that on the back of the base substrate 3 exposed metal is connected to the other terminal of the AC power supply. Then, for example, a voltage of 3.0 kV is applied to check the electrical insulation between the semiconductor element in the module and the metal on the back surface of the base substrate. 2A and 2 B show only the IGBT 41 , the IGBT 42 , the diode 43 and the diode 44 that the AC switch in the in 1 form a circuit arrangement shown. However, the test is equally on the IGBT 11 , the IGBT 13 , the diode 12 and the diode 14 carried out. The isolation test is made with reference to 2A and 2 B described. 2A and 2 B show an example in which a ceramic substrate 7 on a copper basis 8th is used as a base substrate. As in 2A is shown when the AC power supply 9 supplying a current I and applying a positive voltage to the terminal, a charge is applied between a circuit pattern (not shown) on the ceramic substrate 7 (represented by a dotted line) and the copper base 8th on the back of the ceramic substrate 7 saved. In this case, the following three charges become between the circuit pattern of the ceramic substrate 7 and the copper base 8th saved. A charge Q 1 caused by a charging current I 11 , a part of a current I 1 , in a capacitive component C 1 between the emitter of the IGBT 41 and the copper base is stored; a charge Q 2 , which by a charging current I 21 , a part of a current I 2 , in a capacitive component C 2 wipe the emitter of the IGBT 42 and the copper base is stored; and a charge Q 3 which is stored in a capacitive component C 2 between the cathode and the copper base by a charging current I 3 + I 4 + I 5 caused by a current I 3 passing through the diode 43 flows, a current I 4 , via the diode 44 flows, and a current I 5 , via the intermediate connection 5 flows, is received.
Dann wird, wie in 2B gezeigt, wenn die von der AC-Leistungsversorgung 9 angelegte Spannung verringert wird, die in dem Keramiksubstrat 7 gespeicherte Ladung entladen. Zu dieser Zeit fließen die Entladungsströme I11 und I21, die von den Ladungen Q1 und Q2 erzeugt werden, die in den kapazitiven Bauteilen C1 und C2 zwischen den Emittern der IGBTs 41 und 42 und der Kupferbasis gespeichert sind, zur AC-Leistungsversorgung. Außerdem fließt der Entladungsstrom I3 + I4 + I5, der von der Ladung Q3 erzeugt wird, die in dem kapazitiven Bauteil C3 zwischen dem Kollektor und der Kupferbasis gespeichert ist, durch den Zwischenanschluss 5 zur AC-Leistungsversorgung.Then, as in 2 B shown when by the AC power supply 9 applied voltage is reduced in the ceramic substrate 7 discharged stored charge. At this time, the discharge currents I 11 and I 21 generated by the charges Q 1 and Q 2 flow in the capacitive components C 1 and C 2 between the emitters of the IGBTs 41 and 42 and the copper base are stored, to the AC power supply. In addition, the discharge current I 3 + I 4 + I 5 generated by the charge Q 3 stored in the capacitive component C 3 between the collector and the copper base flows through the intermediate terminal 5 to the AC power supply.
Als solche wird die Ladung Q3, die in dem kapazitiven Bauteil C3 zwischen dem Kollektor und der Kupferbasis gespeichert ist, vollständig entladen. Daher gibt es kein großes Potenzialgefälle zwischen dem Kollektor und dem Emitter der IGBTs 41 und 42. Als Ergebnis wird die Beschädigung der IGBTs 41 und 42 verhindert.As such, the charge Q 3 stored in the capacitive component C 3 between the collector and the copper base is completely discharged. Therefore, there is no large potential gradient between the collector and the emitter of the IGBTs 41 and 42 , As a result, the damage to the IGBTs 41 and 42 prevented.
Da in 1 der Zwischenanschluss 5 zwischen dem Kollektor des IGBT 41 und dem Kollektor des IGBT 42 vorgesehen ist, ist es möglich, die Elementeigenschaften des IGBT 41, der Diode 44, des IGBT 42 und der Diode 43 individuell zu messen. Daher ist es möglich, die einzelnen Elemente auszuwerten und die Ursache eines Fehlers aufzuklären.Because in 1 the intermediate connection 5 between the collector of the IGBT 41 and the collector of the IGBT 42 is provided, it is possible the element properties of the IGBT 41 , the diode 44 , the IGBT 42 and the diode 43 to measure individually. Therefore, it is possible to evaluate the individual elements and to clarify the cause of an error.
3 ist eine Querschnittsansicht, die den Zustand der Halbleitervorrichtung veranschaulicht, wenn die Halbleitervorrichtung als Inverter verwendet wird. In 3 gestattet es ein Metallbasissubstrat 3, dass ein Halbleiterelement oder ein Verdrahtungselement auf ihm angeordnet wird, so dass es isoliert ist. Das Metallbasissubstrat 3 hat auch die Funktion zum Übertragen von Wärme, die vom Inneren erzeugt wird, zu einem Gebläse. Als das Basissubstrat 3 kann beispielsweise irgendeines der folgenden Substrate verwendet werden: ein Aluminiumisoliersubstrat, das eine auf einer Aluminiumplatte ausgebildete Isolierschicht aufweist; ein Substrat, bei dem zum Beispiel ein Aluminiumoxid- oder Aluminiumnitridkeramiksubstrat, mit dem ein Metallfilm, wie etwa ein Kupferfilm, verbunden ist, auf einer Kupfer- oder Legierungsplatte angebracht ist; und ein Keramiksubstrat, mit dem ein Metallfilm ohne Kupfer- oder Legierungsplatte verbunden ist. Ein U-Anschluss 16, der der Anschluss E1C2 ist, der als Hauptanschluss für eine U-Phase dient, ein N-Anschluss 19, der der Hauptanschluss E2 an einem negativen Potenzial N ist, ein M-Anschluss 18, der der Hauptanschluss M an einem neutralen Potenzial M ist, und ein P-Anschluss 17, der der Hauptanschluss C1 an einem positiven Potenzial P ist, sind in dieser Reihenfolge in einer Linie auf der Oberseite eines Isoliergehäuses 4 des Moduls angeordnet. Der Anschluss 20 des Hilfsemitters und des Gates sind auf einer Seite des P-Anschlusses 17 des Isoliergehäuses 4 vorgesehen. Ein Verdrahtungssubstrat 10 dient dazu, beispielsweise eine Steuerschaltung anzuschließen. Eine Sammelschiene oder ein anderer elektrischer Draht als das Verdrahtungssubstrat 10 können dazu verwendet werden, die Steuerschaltung anzuschließen. Der Zwischenanschluss 5 ist unter dem Hauptanschluss und dem Anschluss 20 auf der anderen Seite des Isoliergehäuses 4 angeordnet. Wenn die Anschlüsse der Halbleitervorrichtung auf diese Weise angeordnet sind, werden die folgenden Wirkungen erzielt. Zuerst ist es, da der N-Anschluss 19, der M-Anschluss 18 und der P-Anschluss 17 in dieser Reihenfolge angeordnet sind, einfach, Kondensatoren zwischen dem N-Anschluss 19 und dem M-Anschluss 18 sowie dem M-Anschluss 18 und dem P-Anschluss 17 zu verbinden. Da der U-Anschluss 16 von dem Anschluss 20 getrennt ist, ist es möglich, den Einfluss des Hauptstroms, der durch den Ausgangsanschluss fließt, auf den Anschluss 20 zu reduzieren. Da der Zwischenanschluss 5 unter den Hauptanschlüssen und dem Anschluss 20 angeordnet ist, stört er die Verbindung im Verdrahtungssubstrat 10 nicht. Außerdem erfüllen die Hauptanschlüsse, der Anschluss 20 und der Zwischenanschluss 5 einen Isolierabstand von der Masse, die durch eine Isoliernorm definiert ist, und der Anschluss 20 und der Zwischenanschluss 5 sind kleiner als die Hauptanschlüsse. 3 FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating the state of the semiconductor device when the semiconductor device is used as the inverter. In 3 allows a metal base substrate 3 in that a semiconductor element or a wiring element is arranged on it so that it is insulated. The metal base substrate 3 also has the function to transfer heat generated from the inside to a blower. As the base substrate 3 For example, any one of the following substrates may be used: an aluminum insulating substrate having an insulating layer formed on an aluminum plate; a substrate in which, for example, an alumina or aluminum nitride ceramic substrate to which a metal film such as a copper film is bonded is mounted on a copper or alloy plate; and a ceramic substrate to which a metal film without a copper or alloy plate is bonded. A U port 16 , which is the terminal E1C2 serving as a main terminal for a U phase, an N terminal 19 , the main terminal E2 is at a negative potential N, an M terminal 18 , the main terminal M is at a neutral potential M, and a P terminal 17 That is, the main terminal C1 at a positive potential P is in this Order in a line on the top of an insulating housing 4 arranged the module. The connection 20 the auxiliary emitter and the gate are on one side of the P port 17 of the insulating housing 4 intended. A wiring substrate 10 serves to connect, for example, a control circuit. A busbar or other electrical wire as the wiring substrate 10 can be used to connect the control circuit. The intermediate connection 5 is under the main terminal and the terminal 20 on the other side of the insulating housing 4 arranged. When the terminals of the semiconductor device are arranged in this manner, the following effects are achieved. First it is because of the N-connector 19 , the M connection 18 and the P port 17 arranged in this order, simply, capacitors between the N-terminal 19 and the M port 18 as well as the M-connection 18 and the P port 17 connect to. Because the U port 16 from the connection 20 is disconnected, it is possible to influence the main current flowing through the output terminal to the terminal 20 to reduce. Because the intermediate connection 5 under the main terminals and the terminal 20 is arranged, it disturbs the connection in the wiring substrate 10 Not. Besides, the main connections, the connection meet 20 and the intermediate connection 5 an insulation distance from the ground defined by an insulation standard, and the terminal 20 and the intermediate connection 5 are smaller than the main terminals.
Wie vorstehend beschrieben, ist die Halbleitervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung durch Integrieren einer in Reihe geschalteten Schaltung und eines AC-Schalters in ein Modul konfiguriert. Die in Reihe geschaltete Schaltung wird ausgebildet, indem zwei IGBTs, mit denen Dioden antiparallel verbunden sind, in Reihe geschaltet werden. Der AC-Schalter wird ausgebildet, indem zwei IGBTs, mit denen Dioden antiparallel verbunden sind, so in Reihe geschaltet werden, dass sich die beiden IGBTs den Kollektor teilen. Daher kann die Halbleitervorrichtung beispielsweise bei einer Dreipunkt-Inverterschaltung, einer Dreipunkt-Konverterschaltung und einer Resonanzschaltung angewendet werden.As described above, the semiconductor device according to the embodiment of the invention is configured by integrating a series-connected circuit and an AC switch into a module. The series connected circuit is formed by connecting two IGBTs to which diodes are connected in anti-parallel connection in series. The AC switch is formed by connecting two IGBTs to which diodes are connected in antiparallel in series so that the two IGBTs share the collector. Therefore, the semiconductor device can be applied to, for example, a three-level inverter circuit, a three-level converter circuit, and a resonance circuit.
Merkmale, Bauteile und spezifische Einzelheiten der Aufbauten der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele können ausgetauscht oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen auszubilden, die für den jeweiligen Anwendungszweck optimiert sind. Soweit jene Modifikationen für einen Fachmann auf dem Gebiet leicht erkennbar sind, sollen sie der Kürze und Prägnanz der vorliegenden Beschreibung halber durch die obige Beschreibung implizit offenbart sein, ohne explizit jede mögliche Kombination auszuführen.Features, components and specific details of the structures of the embodiments described above may be interchanged or combined to form further embodiments that are optimized for the particular application. Insofar as those modifications are readily apparent to one of ordinary skill in the art, for the brevity and conciseness of the present description, they should be implicitly disclosed by the above description without explicitly making every possible combination.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
JP 2008-193779 A [0008] JP 2008-193779 A [0008]
